丙酮酸激酶同工酶2(PKM2)在肿瘤发生中的作用和机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81572463
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1802.肿瘤发生
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Aerobic glycolysis (Warburg effect) promotes the use of glucose for biosynthetic pathways necessary for cell proliferation and tumor growth. Overexpression of the M2 isoform of glycolytic enzyme pyruvate kinase (PKM2) is found in various tumors. Studies using in vitro culture systems and xenografting tumors in immunodeficient nude mice revealed the critical role of PKM2 in both aerobic glycolysis and anabolic metabolism as well as enhancement of tumor development in cancer cells. However, knockout of PKM2 accelerated but not diminished tumorigenesis in mice, implicating PKM2 in tumor suppression. To resolve the controversy over those reported conflicting roles of PKM2 in tumor development, we mimicked the overexpression of PKM2 in human tumors by knocking-in PKM2 gene in mice (Pkm2-KI). Spontaneous tumors were formed with low frequency in multiple organs of Pkm2-KI mice control mice while no tumors were found in control mice. Long-term observation of expanded colonies will be applied to ascertain the incidence and tumor types in Pkm2-KI mice. As tumorigenesis is a multiple-step pathological process, Diethylnitrosamine and Azoxymethane will be used to induce mouse liver cancer and colon cancer, respectively, in the presence (Pkm2-KI) or absence (control) of PKM2 overexpession. The impact of PKM2 on carcinogen-induced carcinogenesis will thus help us determine the role of PKM2 in tumor development. mRNA array and metabolic profiling of non-tumor and tumor tissues with or without overexpressed PKM2 will be taken for dissection of potential effectors of PKM2 in tumorigenesis. Characterization of these effectors may yield putative targets for cancer treatment.
有氧糖酵解(Warburg效应) 通过消耗大量葡萄糖,供给细胞快速增殖所需底物,促进肿瘤发展。糖酵解关键酶丙酮酸激酶同工酶2(PKM2)在人肿瘤组织高表达,通过体外细胞培养及裸鼠移植瘤等实验,发现 PKM2促进Warburg效应和肿瘤发展。可是,体内敲除Pkm2不是降低而是促进小鼠肿瘤的发展,为了澄清PKM2促进肿瘤还是抑制肿瘤,我们构建了PKM2基因敲入小鼠(Pkm2-KI),模拟临床肿瘤PKM2高表达, Pkm2-KI小鼠在多个器官低频率自发肿瘤,提示体内过表达PKM2可能促进肿瘤的发生。本研究将长期大样本观察Pkm2-KI小鼠自发肿瘤情况,分别用二乙基亚硝胺和氧化偶氮甲烷诱导Pkm2-KI和对照小鼠产生肝癌、结肠癌,确定PKM2高表达在化学诱导肿瘤发生中的作用,并通过检测组织mRNA表达谱及糖代谢谱,发现关键效应分子,阐明PKM2的作用机制,为肿瘤的发生和靶向治疗提供新的思路和策略。

结项摘要

肿瘤细胞倾向于利用有氧糖酵解(Warburg效应)满足其快速生长增殖的物质和能量需要。丙酮酸激酶(PKM)是催化糖酵解反应的限速酶之一,包括PKL,PKR,PKM1和PKM2四种同工酶,其中PKM2在人肿瘤组织高表达。通过体外细胞培养及裸鼠移植瘤等实验,发现 PKM2促进Warburg效应和肿瘤发展。可是,体内敲除Pkm2不是降低而是促进小鼠肿瘤的发展,为了澄清PKM2促进肿瘤还是抑制肿瘤,我们构建了PKM2基因敲入小鼠(Pkm2-KI),模拟临床肿瘤PKM2高表达。长期观察发现Pkm2-KI小鼠全身多器官低频率自发肿瘤,包括肾,肠和乳腺,提示体内过表达PKM2可能促进肿瘤的发生。根据人肝细胞肝癌(HCC)临床样本中PKM2高表达的现象,我们用二乙基亚硝胺(DEN))诱导小鼠HCC模型,以研究PKM2高表达在HCC中的作用。结果发现PKM2高表达促进DEN 诱导的肝脏肿瘤的发生发展。为阐明PKM2的作用机制,我们构建了PKM2过表达的小鼠胚胎成纤维细胞(MEF),发现PKM2过表达加速了MEF细胞的生长增殖,增强了细胞的糖酵解和线粒体呼吸能力。本研究阐明了PKM2过表达促进肝癌发生,为肿瘤的发生和靶向治疗提供新的思路和策略。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
mTOR-dependent upregulation of xCT blocks melanin synthesis and promotes tumorigenesis
mTOR 依赖性 xCT 上调可阻断黑色素合成并促进肿瘤发生
  • DOI:
    10.1038/s41418-019-0274-0
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    CELL DEATH AND DIFFERENTIATION
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Li, Chunjia;Chen, Hongyu;Zhang, Hongbing
  • 通讯作者:
    Zhang, Hongbing

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其他文献

TSC1/TSC2 inactivation inhibits AKT through mTORC1-dependent up-regulation of STAT3-PTEN cascade.
TSC1/TSC2 失活通过 mTORC1 依赖性上调 STAT3-PTEN 级联抑制 AKT。
  • DOI:
    10.1016/j.canlet.2011.09.006
  • 发表时间:
    2011-12
  • 期刊:
    Cancer Letters
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    査晓军;张宏冰
  • 通讯作者:
    张宏冰
mTORC1 enhancement of STIM1-mediated store-operated Ca2t entry constrains tuberous sclerosis complex-related tumor development
mTORC1 对 STIM1 介导的钙池操纵的 Ca2t 进入的增强抑制了结节性硬化症相关的肿瘤发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Oncogene
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    彭海勇;张宏冰
  • 通讯作者:
    张宏冰
? PDK4 promotes tumorigenesis through activation of CREB-RHEB-mTORC1 signaling cascade
Ÿ PDK4通过激活CREB-RHEB-mTORC1信号级联促进肿瘤发生
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    The Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘智博;张宏冰
  • 通讯作者:
    张宏冰

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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